SU1261017A1

SU1261017A1 - Electromagnet with forcing

Info

Publication number: SU1261017A1
Application number: SU853893302A
Authority: SU
Inventors: Алексей Алексеевич Соколов; Игорь Викторович Бочкарев; Петр Павлович Решетников; Николай Александрович Бауков; Иван Васильевич Брякин; Наталья Ивановна Рычкова
Original assignee: Фрунзенский политехнический институт; Южное Конструкторско-Технологическое Бюро Станкостроения
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1986-09-30

Abstract

Изобретение относитс к низковольтному электроаппаратостроению и может быть использовано дл форсированного включени исполнительных электромагнитных устройств систем автоматики. Целью изобретени вл етс уменьшение массы и габаритов электромагнита с форсировкой. Управление силовым тиристором 7 осуществл етс с использованием вспомогательного тиристора 16. В режиме пуска тиристор 16, а следовательно, и тиристор 7 открываютс при малых углах управлени в течение времени зар да конденсатора 23 блока 18 управлени длительностью форсировки. В режиме удержани тиристор 16 управл етс с помощью конденсатора 28, который зар жаетс в первой половине положительного полупериода и разр жаетс во второй половине , обеспечива открытие тиристоров 16 и 7 при больших углах управлени . Дл упрощени эксплуатационных показателей блок 18 управлени длительностью форсировки может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и управл емого размыкающего ключа с замедлением при срабатывании. 2 ил. i С/ с N: о:The invention relates to low-voltage electrical equipment and can be used to force the switching of actuating electromagnetic devices of automation systems. The aim of the invention is to reduce the weight and dimensions of a forced-type electromagnet. The power thyristor 7 is controlled using auxiliary thyristor 16. In the start mode, the thyristor 16, and therefore the thyristor 7, is opened at small control angles during the charging time of the capacitor 23 of the boost duration control unit 18. In the hold mode, the thyristor 16 is controlled by a capacitor 28, which is charged in the first half of the positive half cycle and discharged in the second half, ensuring the opening of the thyristors 16 and 7 at large control angles. To simplify performance, the force control unit 18 may be made in the form of a series-connected resistor and a control disconnecting key with tripping when triggered. 2 Il. i С / с N: about:

Description

Изобретение относитс к низковольтному электроаппаратостроению и может быть использовано дл форсированного включени нсгюлнительных электромагнитных устройств систем автоматики, в частное- ти в приводе тормозных систем двигателей со встроенным электромеханическим тормозом .The invention relates to low-voltage electrical equipment and can be used to force switching on non-electromagnetic electromagnetic devices of automation systems, in particular in the drive of engine brake systems with an integrated electromechanical brake.

Целью изобретени вл етс уменьнде- ние массы и габаритов электромагнита с форсировкой и расширение его эксплуатационных возможностей.The aim of the invention is to reduce the mass and dimensions of an electromagnet with a force and to expand its operational capabilities.

На фиг. 1 изображена принципиальна схема предлагаемого электромагнита с форсировкой; на фиг. 2 - блок управлени длительностью форсировки с уменьшенным вре- менем подготовки к повторному пуску.FIG. 1 is a schematic diagram of the proposed electromagnet with a force; in fig. 2 - control unit forcing duration with a reduced preparation time for restarting.

Электромагнит с форсировкой включает в себ обмотку 1, параллельно которой подключен первый диод 2, анод 3 которого соединен с выводом 4 дл подключени источника питани переменного тока. Другой вывод 5 дл подключени источника питани соединен с анодом 6 силового тиристора 7, катод 8 которого соединен с катодом 9 первого диода 2. Управл ющий электрод 10 силового тиристора 7 соединен через второй резистор 11 с катодом 12 третьего диода 13, анод 14 которого соединен с катодом 15 дополнительного маломош.ного тиристора 16. Анод 17 последнего подключен к выводу 5 дл подключени источника питани . Блок 18 управлени длительностью форсировки включен между анодом 17 дополнительного тиристора 16 и катодом 19 второго диода 20 и может быть выполнен в виде последовательно соединенных третьего резистора 21, четвертого диода 22 и второго конденсатора 23, зашунтированного четверты.м резистором 24, причем четвертый диод 22 включен встречно второму диоду 20 (фиг. 1). Блок 18 может быть выполнен также в виде последовательно соединенных третьего резистора 21 и управл емого размь кающего ключа 25 с замедлением при срабатывании, представ- л югцего собой, например, размыкаю1ций контакт реле времени, выполненного на гер- коне (фиг. 2). Ключ 25 может быть выполнен как на механических контактных, так и на электронных бесконтактных элементах. Катод 19 второго диода 20 соединен с управл ющим электродом 26 дополнительного тиристора 16. Анод 27 второго диода 20 соединен с выводом 4 дл подключени источника питани . Первый конденсатор 28 и пер- вый резистор 29 соединены последовательно и включены параллельно дополнительному тиристору 16.A forced electromagnet includes a winding 1, in parallel with which a first diode 2 is connected, the anode 3 of which is connected to terminal 4 for connecting an AC power source. Another pin 5 for connecting the power supply is connected to the anode 6 of the power thyristor 7, the cathode 8 of which is connected to the cathode 9 of the first diode 2. The control electrode 10 of the power thyristor 7 is connected through the second resistor 11 to the cathode 12 of the third diode 13, the anode 14 of which is connected to the cathode 15 of an additional low-frequency thyristor 16. The anode 17 of the latter is connected to pin 5 for connecting a power source. The control unit 18 forcing duration is connected between the anode 17 of the additional thyristor 16 and the cathode 19 of the second diode 20 and can be made in the form of serially connected third resistor 21, fourth diode 22 and second capacitor 23, shunted by a quarter of resistor 24, with the fourth diode 22 turned on counter to the second diode 20 (Fig. 1). The unit 18 can also be made in the form of a third resistor 21 connected in series and a controlled latching key 25 with deceleration when triggered. The key 25 can be performed on both mechanical contact and electronic contactless elements. The cathode 19 of the second diode 20 is connected to the control electrode 26 of the additional thyristor 16. The anode 27 of the second diode 20 is connected to pin 4 for connecting a power source. The first capacitor 28 and the first resistor 29 are connected in series and connected in parallel to the additional thyristor 16.

Электромагнит с форсировкой работает следующим образом.Forced electromagnet works as follows.

После подключени источника пере.менно го тока к выводам 4 и 5 дополнительный тиристор 16 в течение времени зар да второго конденсатора 23 открываетс при малых уг- After connecting the alternating current source to pins 4 and 5, the additional thyristor 16 during the charging time of the second capacitor 23 opens at low angles.

00

д d

5 five

5 О , 0 5 Oh, 0

00

лах управлени в положительный полупериод напр жени питани (фиг. 1). При этом в цепи управл ющего электрода 10 силового тиристора 7 протекает ток, величина которого ограничиваетс величиной,сопротивлени второго резистора 11. Силовой тиристор 7 открываетс и пропускает положительные полуволны напр жени источника питани на обмотку 1 электромагнита, причем также при небольших углах управлени . Следовательно , по обмотке 1 электромагнита протекает большой ток форсировки, под действием которого происходит быстрое срабатывание электромагнита.lakh control in the positive half-period of the supply voltage (Fig. 1). In this case, a current flows in the circuit of the control electrode 10 of the power thyristor 7, the value of which is limited by the value of the resistance of the second resistor 11. The power thyristor 7 opens and transmits the positive half-voltage of the power supply to the winding 1 of the electromagnet, also at small control angles. Consequently, a large forcing current flows through the winding 1 of the electromagnet, under the action of which the electromagnet is quickly activated.

После того как второй конденсатор 23 зар дитс до амплитудного значени напр жени питани ток в цепи управлени дополнительного тиристора 16, образованной последовательно включенными третьим резистором 21, вторым конденсатором 23, четвертым диодом 22, исчезает. При выполнении блока 18 в виде последовательно соединенных третьего резистора 21 и управл емого размыкающего ключа 25 с замедлением при срабатывании (фиг. 2) режим форсировки протекает аналогично, поскольку после подключени источника питани к выводам 4 и 5 ключ 25 замкнут и дополнительный тиристор 16 также открываетс , при .малых углах управлени . После истечени времени замедлени срабатывани контакта 25, на которое настроен блок 18, ключ 25 размыкаетс и ток в цепи управлени дополнительного тиристора 16, образованной третьим резистором 21 и ключом 25, исчезает. При этом дополнительный тиристор 16 управл етс с помощью первого конденсатора 28, первого резистора 29, второго диода 20 и третьего диода 13. В положительный полупериод напр жени питани первый конденсатор 28 начинает зар жатьс . Ток зар да замыкаетс через первый резистор 29, третий диод 13, управл ющий переход силового тиристора 7, обмотку 1 электромагнита и источник питани , причем величина этого тока недостаточна дл того, чтобы открыть силовой тиристор 7. В силу активно-емкостного характера этой цепи напр жение на первом конденсаторе 28 отстает по фазе от напр жени источника питани . В процессе зар да первого конденсатора 28 второй диод 20 заперт, ток в управл ющем электроде 26 отсутствует и дополнительный тиристор 16 остаетс закрытым. Следовательно, закрытым остаетс также и силовой тиристор 7. После того как напр жение на первом конденсаторе 29 достигает своего максимального значени и становитс равным напр жению источника питани , во второй половине положительного полупериода конденсатор 28 начинает разр жатьс через первый резистор 29, источник питани , второй диод 20 и управл ющий электрод 26 дополнительного тиристора 16, который тем самым открываетс при больших углах управлени . При этом по управл ющему электроду 10 силового тиристора 7 протекает ток, силовой тиристор 7 открываетс и пропускает меньшую часть положительной полуволны напр жени источника питани на обмотку 1 электромагнита , работа также при больших углах управлени . Таким образом, средние значени напр жени и тока на обмотке 1 ограничиваютс до значений, достаточных дл удержани кор электромагнита. Третий диод 13 преп тствует шунтированию управл юше- го электрода 26 первым диодом 2 и обмоткой 1 при разр де первого конденсатора 28. Второй диод 20 замыкает цепь разр да первого конденсатора 28, а также служит дл заш:ить управл ющего перехода дополнительного тиристора 16.After the second capacitor 23 is charged to the amplitude value of the supply voltage, the current in the control circuit of the additional thyristor 16 formed in series with the third resistor 21, the second capacitor 23, and the fourth diode 22 disappears. When block 18 is in the form of a third resistor 21 connected in series and a control disconnecting key 25 is activated with deceleration (Fig. 2), the force mode proceeds similarly, because after connecting the power supply to terminals 4 and 5, the key 25 is closed and the additional thyristor 16 also opens , at small corners of control. After the delay time has expired, the contact 25 on which the block 18 is set, the key 25 opens and the current in the control circuit of the additional thyristor 16 formed by the third resistor 21 and the key 25 disappears. In this case, the additional thyristor 16 is controlled by the first capacitor 28, the first resistor 29, the second diode 20 and the third diode 13. In the positive half-period of the supply voltage, the first capacitor 28 starts to charge. The charging current is closed through the first resistor 29, the third diode 13, the control transition of the power thyristor 7, the winding 1 of the electromagnet and the power source, and the magnitude of this current is not sufficient to open the power thyristor 7. Due to the active capacitive nature of this circuit The capacitor 28 lags behind the voltage of the power supply in phase. During the charging of the first capacitor 28, the second diode 20 is locked, there is no current in the control electrode 26 and the additional thyristor 16 remains closed. Consequently, the power thyristor 7 also remains closed. After the voltage on the first capacitor 29 reaches its maximum value and becomes equal to the voltage of the power source, in the second half of the positive half period the capacitor 28 begins to discharge through the first resistor 29, the power source, the second a diode 20 and a control electrode 26 of an additional thyristor 16, which is thus opened at large control angles. In this case, a current flows through the control electrode 10 of the power thyristor 7, the power thyristor 7 opens and transmits a smaller part of the positive half-wave voltage of the power supply to the winding 1 of the electromagnet, also at large control angles. Thus, the average values of the voltage and current on the winding 1 are limited to values sufficient to hold the electromagnet core. The third diode 13 prevents the control of the control electrode 26 by the first diode 2 and the winding 1 when the first capacitor 28 is discharged. The second diode 20 closes the discharge circuit of the first capacitor 28 and also serves to lock the control transition of the additional thyristor 16.

После отключени устройства от источника питани второй конденсатор 23 разр жаетс на четвертый резистор 24, подготавлива устройство дл следующего включени (фиг. 1). В течение времени этого разр да осуществл ть повторный пуск нельз , так как в том случае, если второй конденсатор 23 не успел полностью разр дитьс , врем его повторного разр да до напр жени питани источника уменьшаетс . Следовательно , уменьщаетс врем форсировки, в течение которого по обмотке 1 электромагнита протекает большой по величине ток, и электромагнит может не сработать. Посто нна времени разр да второго конденсатора 23 через четвертый резистор 24 определ етс в основном величиной сопротивлени последнего. Эта величина должна быть выбрана такой, чтобы в установившемс режиме работы второй конденсатор 23 не смог разр дитьс на такую величину, котора позволила бы ему в с;1едующий полупериод зар жатьс таким током, который достаточен дл отпирани дополнительного тиристора 16. Так как ток управлени маломощного дополнительного тиристора 16 мал, возникает необходимость значительно снизить величину напр жени разр да конденсатора 23, что обеспечиваетс существенным увеличением сопротивлени резистора 24. Это приводит к значительному увеличению посто нной времени разр да второго конденсатора 23. Кроме того, нри нагреве дополнительного тиристора 16 его ток отпирани уменьшаетс , что вызывает необходимость еще большего увеличени сопротивлени резистора 24, т.е. посто нна времени разр да второго конденсатора 23 также увеличиваетс . Следовательно , электромагнит с блоком управлени длительностью форсировки (фиг. 1) может быть использован только там, где по услови м эксплуатации не требуетс частых включений.After the device is disconnected from the power source, the second capacitor 23 is discharged to the fourth resistor 24, preparing the device for the next switching on (Fig. 1). During this discharge time, it cannot be restarted, since if the second capacitor 23 did not manage to completely discharge, the restarting time before the supply voltage of the source decreases. Consequently, the force time decreases, during which a large current flows through the winding 1 of the electromagnet, and the electromagnet may not trip. The time constant of the discharge of the second capacitor 23 through the fourth resistor 24 is determined mainly by the magnitude of the resistance of the latter. This value should be chosen so that in steady state operation the second capacitor 23 could not be discharged by such a value that would allow it to charge for the next half period enough to unlock the additional thyristor 16. Since the control current is low-power additional thyristor 16 is small, it becomes necessary to significantly reduce the magnitude of the discharge voltage of capacitor 23, which provides a significant increase in the resistance of resistor 24. This leads to a significant increase in iju time constant discharge of the second capacitor 23. Furthermore, nr heating auxiliary thyristor 16 decreases its unlocking current that causes a need for further increasing the resistance of resistor 24, i.e., the constant discharge time of the second capacitor 23 also increases. Consequently, an electromagnet with a control unit forcing duration (Fig. 1) can only be used where, according to the operating conditions, frequent switching on is not required.

При выполнении блока 18 с размыкаю- шим ключом 25 (фиг. 2) после отключени When executing block 18 with the open key 25 (FIG. 2), after disabling

00

5five

00

5five

00

5five

00

5five

источника питани этот ключ 25 практически мгновенно приходит в исходное состо ние , т.е. замыкаетс , и устройство готово к повторно.му пуску. При выполнении ключа 25 в виде геркона можно обеспечить врем подготовки к повторному пуску пор дка нескольких миллисекунд.the power supply of this key 25 almost instantly comes to its original state, i.e. closes and the device is ready to re-start. When the key 25 is executed in the form of a reed switch, it is possible to ensure the preparation time for the restarting in the order of several milliseconds.

Предлагаемый электромагнит имеет меньшие габариты и массу, чем известный. Это достигаетс за счет того, что габариты и масса всех элементов, предназначенных дл управлени силовым тиристором, значительно уменьшаютс вследствие введени дополнительного маломощного тиристора, ток управлени которого значительно меньше тока управлени силового тиристора. Введение дополнительного тиристора позвол ет одновременно убрать из цепи обмотки электромагнита последовательно включенный третий диод и перенести его в цепь управлени силового тиристора, где ток на один- два пор дка меньше тока обмотки, что позвол ет значительно уменьшить габариты и массу этого диода.The proposed electromagnet has smaller dimensions and mass than the known one. This is achieved due to the fact that the dimensions and mass of all elements intended for controlling the power thyristor are significantly reduced due to the introduction of an additional low-power thyristor, the control current of which is significantly less than the control current of the power thyristor. The introduction of an additional thyristor allows you to simultaneously remove from the winding circuit of the electromagnet a successively connected third diode and transfer it to the control circuit of a power thyristor, where the current is one to two orders of magnitude less than the winding current, which significantly reduces the size and mass of this diode.

Предложенна конструкци блока управлени длительностью форсировки с введением в него управл емого размыкающего ключа с замедлением при срабатывании позвол ет уменьщить врем , необходимое дл подготовки (самовосстанавливаемости) устройства к повторному пуску. За счет этого улучшаютс эксплуатационные показатели, в частности увеличиваетс допустима частота включений в единицу времени, увеличиваетс надежность срабатывани электромагнита . Последнее обеспечиваетс за счет повышени стабильности длительностью форсировки независимо от технологического разброса параметров и степени нагрева дополнительного тиристора, которые обуславливают широкий разброс значений токов его отпирани . Это объ сн етс следующим. При выполнении блока управлени длительностью форсировки согласно фиг. I в режиме форсировки ток в цепи управлени дополнительного тиристора, образованной последо- тельно включенными третьим резистором, вторым конденсатором и четвертым диодом, постепенно уменьшаетс по мере зар да второго конденсатора. Соответственно уменьщаетс и крутизна переднего фронта. За счет этого технологический разброс параметров и нагрев дополнительного тиристора оказывают значительное вли ние на величин его угла управлени . Очевидно, что вследствие этого врем форсировки нестабильно, что уменьшает надежность срабатывани электромагнита .The proposed design of the control unit of the duration of the forcing with the introduction of a controlled release key with a slowdown when triggered allows to reduce the time required to prepare (self-healing) the device for restarting. Due to this, operational performance is improved, in particular, the frequency of inclusions per unit of time increases, the reliability of operation of the electromagnet increases. The latter is ensured by increasing the stability of the forcing duration, regardless of the technological variation of the parameters and the degree of heating of the additional thyristor, which cause a wide variation of the values of its unlocking currents. This is explained as follows. When executing the control unit forcing duration according to FIG. In the forcing mode, the current in the control circuit of the additional thyristor formed by successively connected third resistor, second capacitor, and fourth diode gradually decreases as the second capacitor charges. Accordingly, the steepness of the front is reduced. Due to this, the technological variation of parameters and heating of an additional thyristor have a significant influence on the values of its angle of control. Obviously, because of this, the forcing time is unstable, which reduces the reliability of the electromagnet triggering.

При выполнении блока управлени длительностью форсировки с управл емым размыкающим ключом ток в цепи управлени дополнительного тиристора в течение всего времени форсировки не измен етс и обладает посто нной крутизной переднего фронта. Это и обуславливает повышение стабильности угла отпирани дополнительного тиристора и уменьшение вли ни на него как технологического разброса параметров дополнительного тиристора, так и его нагрева, что повышает надежность срабатывани электромагнита . Повышение надежности при увеличении допустимой частоты включений одновременно приводит к расширению области применени предлагаемого электромагнита с форсировкой.When the force control unit is executed with a control disconnecting key, the current in the control circuit of the additional thyristor does not change during the whole force time and has a constant slope of the leading edge. This causes an increase in the stability of the unlocking angle of the additional thyristor and a reduction in the influence on it of both the technological variation of the parameters of the additional thyristor and its heating, which increases the reliability of the electromagnet actuation. An increase in reliability with an increase in the allowable frequency of inclusions simultaneously leads to an expansion of the field of application of the proposed electromagnet with a force.

Claims

1. Forced electromagnet containing winding, power thyristor, forcing duration control unit, capacitor, resistor, three diodes and leads for connecting the power supply, the first diode connected in parallel to the winding and its anode is connected to one of the leads power supply, the other output of which is connected to the anode of the power thyristor, the control unit duration

The forcing is connected by one output to the anode of the power thyristor, and the other to the cathode of the second diode, the anode of which is connected to the anode of the first diode, the capacitor and the resistor are connected in series and connected between the anode of the power thyristor and the anode of the third diode, in order to reduce the mass and dimensions, an additional thyristor and a second resistor are inserted in it, the anode of which is connected to the anode of the power thyristor, the cathode of the additional thyristor is connected to the anode of the third diode, the cathode of which is connected through the second resistor with the control of the power thyristor, the control electrode of the additional thyristor with the cathode of the second diode, and the cathode of the power thyristor with the cathode of the first diode.

2. Electromagnet according to claim 1, characterized in that, in order to expand operational capabilities by reducing preparation time and restarting, the control unit is designed as a series-connected controlled release key with deceleration when triggered and a third resistor.

18

Rig. 2